DE3417699C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Synchron-Schaltgetriebe für
Kraftfahrzeuge mit einem aus Leichtmetall bestehenden Gehäu
se, in dem die aus Stahl bestehenden Getriebewellen nahe
ihren Enden mittels eingestellter Kegelrollenlager gelagert
sind, und mit einem Wärmedehnungs-Kompensationsglied zum
Einhalten eines im wesentlichen temperaturunabhängigen
Lagerspiels.
Solche Getriebe sind aus der DE-PS 10 66 388 und der
DE-OS 31 40 330 bekannt.
Bei dem aus der DE-PS 10 66 388 bekannten Getriebe sind die
Außenringe der Kegelrollenlager in Büchsen gelagert, die
eine von den übrigen Lagerteilen verschiedene spezifische
Wärmeausdehnung besitzen und durch Änderung des axialen oder
radialen Abstandes der Außenringe gegenüber den Innenringen
für ein Konstanthalten des Lagerspieles sorgen. Der Nachteil
dieser Anordnung besteht darin, daß die Kompensation der
Wärmedehnung von vielen Faktoren abhängig ist, die nicht
frei wählbar sind. So ist insbesondere die Größe des Wärme
dehnungs-Kompensationsgliedes durch den konstruktiven Aufbau
des Getriebes bedingt, und es ist seine Wirkung von der
Ausbildung des Kegelrollenlagers abhängig. Bei Anwendung
sich radial ausdehnender oder zusammenziehender Ringe ist
die Wechselwirkung mit dem vom Kompensationsring umspannten
äußeren Lagerring zu berücksichtigen. Außerdem
werden zusätzliche Bauelemente benötigt, welche das für das
Lager benötigte Bauvolumen erhöhen, was der angestrebten
Verminderung des Bauvolumens bei modernen Schaltgetrieben
entgegensteht.
Bei dem Getriebe nach der DE-OS 31 40 330 ist eines der
Kegelrollenlager in einem Gehäusedeckel angeordnet, in den
Bimetallstreifen eingegossen sind, die in Abhängigkeit von
der Gehäusetemperatur eine solche Verformung des Gehäusede
ckels bewirken sollen, daß die angestrebte Temperaturkompen
sation des Lagerspieles gewährleistet ist. Es versteht sich,
daß die Herstellung eines solchen Lagerdeckels einen erheb
lichen Aufwand erfordert und daher kostspielig ist, und daß
weiterhin erhebliche Bedenken bezüglich der Lebensdauer
eines Deckels bestehen müssen, in dem künstlich innere
Spannungen erzeugt werden, die zu einer Verformung des
Deckels führen. Auch dürfte hier die Berechenbarkeit der
temperaturabhängigen Verformungen und damit eine gute Kom
pensation temperaturbedingter Änderungen des Lagerspieles
schwierig sein.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Synchron-Schaltgetriebe der eingangs genannten Art so auszu
bilden, daß unabhängig von anderen Faktoren eine genaue
Einstellung der Temperaturkompensation möglich ist und daß
trotzdem das dazu benötigte Wärmedehnungs-Kompensationsglied
weder eine Vergrößerung des Getriebevolumens noch konstruk
tiv schwierige Maßnahmen erfordert.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
mindestens eine der Getriebewellen als Teleskopwelle mit
zwei teleskopartig axial gegeneinander verschiebbaren Teilen
ausgebildet und das Wärmedehnungs-Kompensationsglied zwi
schen diesen Teilen angeordnet ist.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt nicht nur darin,
daß die Ausbildung einer Getriebewelle als Teleskopwelle
konstruktiv einfach lösbar ist und den Aufbau des Ge
triebes nicht beeinflußt, sondern daß in der Wahl des Ma
terials und der Länge des Wärmedehnungs-Kompensationsgliedes
zwei frei wählbare Parameter zur Verfügung stehen,
die über einen großen Temperaturbereich hinweg eine einwand
freie Kompensation von durch Wärmedehnung bedingten Verände
rungen des Lagerspieles ermöglichen. Als Wärmedehnung-Kom
pensationsglied kann daher jeder Ausdehnungskörper verwendet
werden, der mit den Teilen der Teleskopwelle verbunden ist
und dessen Ausdehnungs-Koeffizient so gewählt ist, daß er in
Verbindung mit den wirksamen Abschnitten der Teleskopwel
lenteile einen Körper bildet, dessen Länge sich unter den
verschiedenen Betriebszuständen in der gleichen Weise ändert
wie der Abstand zwischen den Kegelrollenlagern. Dabei ist zu
berücksichtigen, daß die Temperaturänderungen der Getriebe
wellen im allgemeinen größer sind als die Temperaturände
rungen des Gehäuses, dessen Außenseite von der Umgebungsluft
gekühlt wird. Daher wird häufig der effektive Ausdeh
nungs-Koeffizient der gesamten Getriebewelle etwas kleiner
sein müssen als der Ausdehnungs-Koeffizient des Gehäuses.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält
wenigstens eines der beiden Teile der Teleskopwelle in einer
axialen Bohrung einen Stab aus einem Material mit erhöhtem
Ausdehnungs-Koeffizienten, der sich mit seinen
beiden Enden an je einem der beiden Teile abstützt. Bei
dieser Ausführungsform der Erfindung wird also das Wärmedeh
nungs-Kompensationsglied von einem einfachen Stab gebildet,
und es ist auch nicht erforderlich, diesen Stab in kompli
zierter Weise mit den Teilen der Teleskopwelle zu verbinden,
sondern es genügt, daß sich seine Enden an den beiden Teilen
der Teleskopwelle abstützen und damit in Richtung auf die
nahe deren Enden angeordneten Kegelrollenlager drücken, um
dadurch deren Lagerspiel zu vermindern. Umgekehrt drücken
die im Gehäuse angeordneten Lagerteile gegen die Enden der
Teile der Teleskopwelle, so daß auf diese Weise ein im
wesentlichen konstantes Lagerspiel erzielt werden kann.
Dabei läßt sich der effektive Ausdehnungs-Koeffizient der
Welle durch die Bemessung der Stablänge und des Stabma
teriales bestimmen. Insbesondere kann der Stab aus
dem gleichen Werkstoff bestehen wie das Gehäuse. Die Tem
peraturunterschiede zwischen Welle und Gehäuse lassen sich
dann durch die Bemessung der Stablänge berücksichtigen. Da
aus baulichen Gründen die Länge des Stabes im allgemeinen
ohnehin kürzer als die Länge der Welle sein dürfte, kommen
die oben erwähnten Temperaturunterschiede dem Aufbau des
Schaltgetriebes entgegen.
Die Erfindung ist für Schaltgetriebe jeglicher Bauart geeig
net, insbesondere für Synchrongetriebe in Vorgelege-Bauart.
Dabei kann mindestens die Vorgelegewelle als Teleskopwelle
ausgebildet sein. Ebenso kann natürlich ein solches Getriebe
auch als Teleskopwelle ausgebildete An- und Abtriebswellen
aufweisen. Selbst dann, wenn ein solches Getriebe gleich
achsig hintereinander angeordnete und an ihren einander
zugewandten Enden durch ein Wälzlager gegeneinander abge
stützte An- und Abtriebswellen besitzt, ist die Erfindung
anwendbar. In diesem Fall können sogar die An- und Abtriebs
wellen nicht nur im Gehäuse, sondern auch gegeneinander
durch Kegelrollenlager abgestützt sein, und es genügt dann,
wenn eine von ihnen als Teleskopwelle ausgebildet ist. Es
ist ohne weiteres ersichtlich, daß die veränderbare Länge
einer der axial hintereinander angeordneten Wellen aus
reicht, um das Axialspiel aller ebenfalls axial hinter
einander angeordneten Lager konstant zu halten.
Wenn es der Aufbau des Getriebes ermöglicht, können die zur
Kraftübertragung dienenden Zahnräder alle auf dem gleichen
Teil einer Teleskopwelle angeordnet sein, so daß es nicht
notwendig ist, ein Drehmoment von dem einen der beiden Teile
der Teleskopwelle auf das andere zu übertragen. Die Erfin
dung ist aber auch dann anwendbar, wenn die Übertragung
eines Drehmomentes von dem einen auf das andere Teil der
Teleskopwelle notwendig ist. In diesem Fall genügt es, die
axial gegeneinander verschiebbaren Teile der Teleskopwelle
drehfest miteinander zu koppeln, wozu beispielsweise Keil-
und Kerbzahn-Verbindungen zur Verfügung stehen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung
im Längsschnitt dargestellten Ausführungsbeispieles eines
nach der Erfindung ausgebildeten Synchron-Schaltgetriebes
näher beschrieben und erläutert.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Getriebe handelt es
sich um ein Synchron-Schaltgetriebe in Vorgelege-Bauart, bei
dem in einem aus Leichtmetall bestehenden Gehäuse 1 axial
hintereinander eine Antriebswelle 2 und eine Abtriebswelle 3
angeordnet sowie parallel zu diesen beiden Wellen eine
Vorgelegewelle 4 gelagert ist. Zur Lagerung dieser Wellen im
Gehäuse 1 dienen Kegelrollenlager 5 bis 9, von denen die
Kegelrollenlager 5 und 7 zur Lagerung der Antriebswelle 2
bzw. der Abtriebswelle 3 im Gehäuse 1 dienen, wogegen das
Kegelrollenlager 6 zwischen den einander gegenüberstehenden
Enden dieser beiden Wellen angeordnet ist. Die Kegelrollen
lager 8 und 9 befinden sich an den Enden der Vorgelege
welle 4 und dienen zur Lagerung dieser Welle im Gehäuse 1.
Die Antriebswelle 2 trägt ein auf ihr drehbar gelagertes
Zahnrad 10, das mit einem auf der Vorgelegewelle 4 starr
befestigten Zahnrad 11 kämmt, sowie eine Schaltmuffe 12. Die
Vorgelegewelle 4 trägt weitere mit ihr drehfest verbundene
Zahnräder, wie z.B. das Zahnrad 13, die mit auf der Ab
triebswelle 3 drehbar gelagerten Zahnrädern kämmen, bei
spielsweise mit dem Zahnrad 14. Auf der Abtriebswelle 3 sind
ebenfalls Schaltmuffen angeordnet, wie beispielsweise die
Schaltmuffe 15. Die Schaltmuffen ermöglichen es, ausgewählte
Zahnräder in die Kraftübertragung zwischen Antriebs- und
Abtriebswelle einzuschalten und dadurch eine bestimmte
Übersetzung zwischen diesen Wellen auszuwählen. Diese Art
des Getriebeaufbaues ist bekannt und bedarf daher keiner
weiteren Erläuterung.
Zum Zwecke des Spielausgleiches sind die auf der Vorgelege
welle 4 angeordneten Teile der Kegelrollenlager 8 und 9 an
zwei axial gegeneinander verschieblichen Teilen der Vorgele
gewelle 4 angeordnet. Zu diesem Zweck ist die Vorgelegewel
le 4 an ihrem in der Zeichnung linken Ende mit einem Ab
schnitt 41 verminderten Durchmessers versehen, auf dem ein
napfförmiges Lagerteil 42 in Axialrichtung verschiebbar
geführt ist, das an seinem Umfang den inneren Lagerring 81
des Kegelrollenlagers 8 trägt. Weiterhin weist die Vorgele
gewelle 4 eine koaxiale Bohrung auf, in der sich ein Stab 43
befindet, der sich mit einem Ende am Grund der Bohrung und
mit seinem anderen Ende an der Innenseite der Stirnwand des
napfförmigen Lagerteiles 42 abstützt. Dieser Stab 43 besteht
aus dem gleichen Leichtmetall wie das Gehäuse 1. Bei zuneh
mender Temperatur dehnt sich dieser Stab 43 stärker aus als
die Vorgelegewelle 4 und schiebt dadurch das napfförmige
Lagerteil 42 mit dem Lagerring 81 in Richtung auf das Kegel
rollenlager 8, so daß ein durch die Ausdehnung des Gehäu
ses 1 sich vergrößerndes Spiel wieder ausgeglichen wird. Bei
abnehmender Temperatur und damit schrumpfendem Gehäuse 1
drückt das Kegelrollenlager 8 über den Lagerring 81 auf das
Lagerteil 42 und schiebt es auf den Abschnitt 41 der Vorge
legewelle 4 jeweils so weit auf, wie es der Stab 43 zuläßt.
Die Länge des Stabes 43 ist so bemessen, daß sich unter
Berücksichtigung der Tatsache, daß sich die Vorgelegewelle 4
im Betrieb stärker erwärmt als das von außen gekühlte Gehäu
se 1, in weiten Temperaturbereichen ein guter Spielausgleich
ergibt.
Eine ähnliche Kompensation der unterschiedlichen Expansion
von Gehäuse und Welle ist bei dem dargestellten Getriebe
auch bezüglich der Abtriebswelle 3 vorhanden. Hier ist das
in der Zeichnung rechte Ende der Abtriebswelle 3 mit einem
Abschnitt 31 verminderten Durchmessers versehen, auf dem
wiederum ein napfförmiges Lagerteil 32 angeordnet ist, das
den Innenring 71 des Kegelrollenlagers 7 trägt. Da in diesem
Fall das Lagerteil mit einem Abtriebs-Zahnrad 33 versehen
ist, ist das Lagerteil 32 mit dem Abschnitt 31 der Abtriebs
welle 3 durch eine Keilverzahnung 34 drehschlüssig verbun
den. Die Keilverzahnung 34 beeinträchtigt jedoch nicht die
teleskopartige, axiale Verschiebbarkeit des Lagerteiles 32
gegenüber dem Hauptteil der Abtriebswelle 3.
Auch in diesem Fall ist zwischen dem Hauptteil der Abtriebs
welle 3 und ihrem Lagerteil 32 ein Wärmedehnungs-Kompensa
tionsglied in Form eines Stabes 35 angeordnet, der sich in
einer koaxialen Bohrung der Abtriebswelle 3 befindet und
sich mit einem Ende am Grund dieser Bohrung und mit dem
anderen Ende an der Innenseite der Stirnwand des Lagertei
les 32 abstützt. Der Kompensationsvorgang ist genau der
gleiche, wie er oben bezüglich der Vorgelegewelle 4 be
schrieben worden ist. Dabei spielt es keine Rolle, daß sich
die Abtriebswelle 3 über das Kegelrollenlager 6 an der
Antriebswelle 2 und erst diese über das Kegelrollenlager 5
am Gehäuse 1 abstützt, weil für den Spielausgleich nur die
Gesamtlänge der Wellenanordnung zwischen den Kegelrollenla
gern 5 und 7 maßgebend ist und der Stab 35 geeignet ist,
diese Gesamtlänge bei unterschiedlichen Temperaturen gleich
dem Abstand zwischen den Kegelrollenlagern 5 und 7 zu hal
ten. Durch den Ausgleich des Spieles zwischen den äußeren
Lagern 5 und 7 erfolgt auch ein Ausgleich des Spieles des
dazwischen angeordneten Lagers 6, so daß auch dieses Lager
als Kegelrollenlager ausgeführt werden konnte.
Claims (5)
1. Synchron-Schaltgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem
aus Leichtmetall bestehendem Gehäuse, in dem die aus
Stahl bestehenden Getriebewellen nahe ihren Enden
mittels eingestellter Kegelrollenlager gelagert sind,
und mit einem Wärmedehnungs-Kompensationsglied zum
Einhalten eines im wesentlichen temperaturunabhängigen
Lagerspiels, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
eine der Getriebewellen (2, 3, 4) als Teleskopwelle
mit zwei teleskopartig axial gegeneinander verschieb
baren Teilen (3, 32; 4, 42) ausgebildet und das Wärme
dehnungs-Kompensationsglied (35, 43) zwischen diesen
Teilen angeordnet ist.
2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß wenigstens eines der beiden Teile der Te
leskopwelle (3, 4) in einer axialen Bohrung einen Stab
(35, 43) aus einem Material mit erhöhtem Ausdehnungs-
Koeffizienten enthält, der sich mit seinen beiden
Enden an je einem der beiden Teile (3, 32; 4, 42)
abstützt.
3. Schaltgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Stab (35, 43) aus dem gleichen
Werkstoff besteht wie das Gehäuse (1).
4. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß es eine als Teleskop
welle ausgebildete Vorgelegewelle (4) aufweist.
5. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die axial gegen
einander verschiebbaren Teile (3, 32) der Teleskop
welle (3) drehfest miteinander gekoppelt sind.
Priority Applications (1)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3417699A1 DE3417699A1 (de) | 1985-11-14 |
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ID=6235690
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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1984
- 1984-05-12 DE DE19843417699 patent/DE3417699A1/de active Granted
Also Published As
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